前置环形卤钨灯光源

摘要

本发明公开了一种前置环形卤钨灯光源，涉及近红外微型光谱仪的光源。本发明包括卤钨灯(1)、光约束器(2)、螺纹柱(3)、半开持杆(4)、简单驱动电路(5)和保护盖(6)；在光约束器(2)上均匀设置有8个卤钨灯(1)组成一环形结构；在光约束器(2)内设置有螺纹柱(3)和简单驱动电路(5)；卤钨灯(1)和简单驱动电路(5)连接；半开持杆(4)啮合在光约束器(2)尾端，保护盖(6)啮合在光约束器(2)前端。本发明将光源前置，实现了降低光源设计复杂度、提高光源能量利用率、增大探测面积、获取更加全面的光谱信息和提高近红外光源的便携度，从而有利于近红外光谱检测、减小近红外光谱仪的体积和降低仪器的开发成本。

权利要求

1.一种前置环形卤钨灯光源，其特征在于：包括卤钨灯(1)、光约束器(2)、螺纹柱(3)、半开持杆(4)、简单驱动电路(5)和保护盖(6)；

其位置和连接关系是：

在光约束器(2)上均匀设置有8个卤钨灯(1)组成一环形结构；

在光约束器(2)内设置有螺纹柱(3)和简单驱动电路(5)；

卤钨灯(1)和简单驱动电路(5)连接；

半开持杆(4)啮合在光约束器(2)尾端，保护盖(6)啮合在光约束器(2)前端；

所述的简单驱动电路(5)由前后连接的LM2557T-ADJ可调升压电路(5.1)和TPS73801降压稳压电路(5.2)组成。

2.按权利要求1所述的一种前置环形卤钨灯光源，其特征在于：所述的光约束器(2)是一种金属半球凹面体，用于约束发射光的发射角；

其端面直径为20mm，半球直径为18mm，端面积为100πmm2，8个环形灯孔直径2.5mm，距离中心点为5.5mm，端面到灯芯的距离为10mm。

说明书

前置环形卤钨灯光源

技术领域

[0001] 本发明涉及近红外微型光谱仪的光源，具体涉及一种前置环形卤钨灯光源。

背景技术

[0002] 近红外微型光谱仪作为一种高效的科学分析工具，目前已经广泛应用于农产品、石化产品、食品和环境检测等领域。随着研究和应用对光谱仪便携度要求的提高，设计一种结构简单、使用简便和稳定性高的集成光源逐渐成为光谱仪检测领域最佳配件的发展趋势。目前，绝大多数商品化的近红外光源是光谱仪的分立模块，由“Y”型光纤探头、光纤耦合光路结构、驱动电路、散热器和电源组成。光源需用昂贵的“Y”型光纤探头连接输出；光源额定功率高，需光谱仪系统外电源供电；有复杂的驱动电路，且需用≥10W的卤钨灯才能让光谱仪探测到光谱信息；探头端面积仅25πmm2，即可探测面积小，接收被探测物信息少而不全面；光纤耦合部分的光路结构要求高，不能偏移耦合焦距，不适用于常需移动的环境；探头需无抖动支架夹持；整体光源存在多次耦合大损耗的问题，光能利用率极低；而且，这样的分立光源结构设计成本高，多局限于实验室分析，不利于提高光谱仪的光能利用率、便携度和探测的便捷度。

发明内容

[0003] 本发明的目的就在于克服现有光源结构存在的低能量利用率、高复杂度结构、低探测能力和操作环境条件苛刻等问题，提供一种前置环形卤钨灯光源。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：

[0005] 本光源包括卤钨灯、光约束器、螺纹柱、半开持杆、简单驱动电路和保护盖；

[0006] 其位置和连接关系是：

[0007] 在光约束器上均匀设置有8个卤钨灯组成一环形结构；

[0008] 在光约束器内设置有螺纹柱和简单驱动电路；

[0009] 卤钨灯和简单驱动电路连接；

[0010] 半开持杆啮合在光约束器尾端，保护盖啮合在光约束器前端。

[0011] 本发明具有下列优点和积极效果：

[0012] ①本光源的真空米泡卤钨灯的功率为0.6W/个，8个共4.8W即可达到一般光谱仪10W以上的卤钨灯光源的探测需求，且真空卤米泡卤钨灯，光色低，所以发热少，无需散热模块；

[0013] ②只接入单根光纤，即无需光纤耦合光路，降低了耦合损耗，提高了能量利用率，还降低了成本；

[0014] ③设计了简单的驱动电路，使米泡卤钨灯正常稳定工作，降低了复杂度；

[0015] ④又包含固定光程的光约束结构，可直接紧贴被测物表面，防止出现抖动光谱，还增大了探测面积，使光谱仪获得被探测物更多的探测信息；

[0016] ⑤设计半开持杆方便持拿和检测，有完美的便携度，可用于室外各种检测场所。

[0017] 总之，本发明将光源前置，实现了降低光源设计复杂度、提高光源能量利用率、增大探测面积、获取更加全面的光谱信息和提高近红外光源的便携度，从而有利于近红外光谱检测、减小近红外光谱仪器的体积和降低仪器的开发成本。

附图说明

[0018] 图1为本发明的结构原理图；

[0019] 图2为本发明的结构爆破图；

[0020] 图3为8个卤钨灯组成的环形结构示意图；

[0021] 图4为真空米泡卤钨灯结构示意图；

[0022] 图5为简单驱动电路原理图；

[0023] 图6为本发明的模型图。

[0024] 图中：

[0025] 1—卤钨灯；    2—光约束器；      3—螺纹柱；

[0026] 4—半开持杆；  5—简单驱动电路；  6—保护盖。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图和实施例详细说明：

[0028] 一、总体

[0029] 如图1、2、3、4、6，本光源包括卤钨灯1、光约束器2、螺纹柱3、半开持杆4、简单驱动电路5和保护盖6；

[0030] 其位置和连接关系是：

[0031] 在光约束器2上均匀设置有8个卤钨灯组成一环形结构；

[0032] 在光约束器2内设置有螺纹柱3和简单驱动电路5；

[0033] 卤钨灯1和简单驱动电路5连接；

[0034] 半开持杆4啮合在光约束器2尾端，保护盖6啮合在光约束器2前端。

[0035] 工作机理：

[0036] 简单驱动电路5为8个卤钨灯1提供电源，使其发光；光约束器2作用于卤钨灯1的发射光，约束发射角；螺纹柱3用于连接光纤，接收发射光；半开持杆4用于保护光纤和人手持；保护盖6用于保护卤钨灯1及光纤端面，使其不受灰尘污染。

[0037] 二、功能部件

[0038] 1、卤钨灯1

[0039] 卤钨灯1是一种真空米泡卤钨灯，外购件，要求真空封装，用作光源。

[0040] 2、光约束器2

[0041] 光约束器2是一种金属半球凹面体，用于约束发射光的发射角。

[0042] 3、螺纹柱3

[0043] 螺纹柱3是一种金属柱体，配置通用光纤接口螺纹，用于连接光纤。

[0044] 4、半开持杆4

[0045] 半开持杆4是一种金属半开柱体，用于保护光纤和人手持。

[0046] 5、简单驱动电路5

[0047] 如图5，简单驱动电路5由前后连接的LM2557T-ADJ可调升压电路5.1和TPS73801降压稳压电路5.2组成；简单驱动电路5输出为12V/0.4A，输出功率为8个卤钨灯1的额定功率4.8W；

[0048] 1)LM2557T-ADJ可调升压电路5.1

[0049] Voltage_In是光谱仪电源输入，C2接地为滤波电路；

[0050] U1是LM2557T-ADJ，5脚接光谱仪的输入电源，3脚接地，4脚与L1接入5脚形成反馈电路，1脚与R1、C4组成输入比较电压电路；

[0051] R2、R3组成可调分压输出电路。

[0052] 2)TPS73801降压稳压电路5.2

[0053] Voltage_Up输出电压为25V作为U2的输入，C5接地做滤波电路；

[0054] R4、R5组成可调降压分压输出电路。

[0055] 6、保护盖6

[0056] 保护盖6是一种金属盖子，用于保护卤钨灯1及光纤端面，使其不受灰尘污染。

[0057] 三、具体设计

[0058] 整体用料为6061-T6铝合金，氧化发黑处理防止再度氧化，保护铝合金内部金属。

[0059] 光约束器2的端面直径为20mm，半球直径为18mm，端面积为100πmm2，8个环形灯孔直径2.5mm，距离中心点为5.5mm，端面到灯芯的距离为10mm。

[0060] 螺纹柱3外径为6.35mm，内径为4mm，螺纹型号为INCH 1/4-36，螺纹长度为4.4mm。

[0061] 卤钨灯1直径为2.3mm，功率0.6W，额定电压12V，组成环形样式是为了光源从端面出光均匀。采用8个卤钨灯1是为了使光源总功率达到光谱仪灵敏度的中等探测功率。

[0062] 如图6，本光源全部设计由SolidWorks2014完成，按照GB/T1804-2000m等级标注，表面粗糙度为1.6，表面滚花，半开持杆4用4个沉头M2螺丝固定。